我們知道細(xì)胞內(nèi)的生命活動(dòng)由眾多基因、蛋白質(zhì)、以及小分子代謝產(chǎn)物來共同承擔(dān)，而上游的（核酸、蛋白質(zhì)等）大分子的功能性變化最終會(huì)體現(xiàn)于代謝層面，如神經(jīng)遞質(zhì)的變化、激素調(diào)控、受體作用效應(yīng)、細(xì)胞信號釋放、能量傳遞和細(xì)胞間通訊等，所以代謝組處于基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和蛋白質(zhì)作用網(wǎng)絡(luò)的下游，所提供的是生物學(xué)的終端信息。如同我們在長江的上游建大壩或?qū)牡?，這些項(xiàng)目的生態(tài)影響會(huì)在下游的河道和地域體現(xiàn)出來一樣，我們經(jīng)常說，基因組學(xué)和蛋白組學(xué)告訴你可能發(fā)生什么，而代謝組學(xué)則告訴你已經(jīng)發(fā)生了什么。
1、什么是代謝組學(xué)？代謝組學(xué)是用來解決什么問題的？
代謝組學(xué)（Metabonomics/Metabolomics）是20世紀(jì)90年代末期發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，是研究關(guān)于生物體被擾動(dòng)后（如基因的改變或環(huán)境變化后）其代謝產(chǎn)物（內(nèi)源性代謝物質(zhì)）種類、數(shù)量及其變化規(guī)律的科學(xué)。代謝組學(xué)著重研究的是生物整體、器官或組織的內(nèi)源性代謝物質(zhì)的代謝途徑及其所受內(nèi)在或者外在因素的影響及隨時(shí)間變化的規(guī)律。代謝組學(xué)通過揭示內(nèi)在和外在因素影響下代謝整體的變化軌跡來反映某種病理生理過程中所發(fā)生的一系列生物事件。
2、代謝組學(xué)的研究對象與層次有哪些？
一般來說，代謝組學(xué)關(guān)注的對象是分子量在1000以下的小分子化合物。根據(jù)研究的對象和目的不同，科學(xué)家將生物體系的代謝產(chǎn)物分析分為4個(gè)層次：
代謝物靶標(biāo)分析：某一個(gè)或幾個(gè)特定組分的定性和定量分析，如某一類結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相關(guān)的化合物（氨基酸、有機(jī)酸、順二醇類）或者某一代謝途徑的所有中間產(chǎn)物或多條代謝途徑的標(biāo)志性組分。
代謝物指紋分析：同時(shí)對多個(gè)代謝物進(jìn)行分析，不分離鑒定具體單一組分。
代謝輪廓分析：限定條件下對生物體內(nèi)特定組織內(nèi)的代謝產(chǎn)物的快速定性和半定量分析。
代謝組分析：對生物體或體內(nèi)某一特定組織所包含的所有代謝物的定量分析，并研究該代謝物組在外界干預(yù)或病理生理?xiàng)l件下的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。
3、代謝組學(xué)可以檢測的樣品種類有哪些？
代謝組學(xué)主要研究的是作為各種代謝路徑的底物和產(chǎn)物的小分子代謝物（分子量<1000）。其樣品主要是血漿或血清，尿液，唾液，以及細(xì)胞和組織的提取液。我們也和一些公司或單位（如煙草公司、茶葉公司、制酒公司、酸奶公司、醫(yī)院等）合作，做過植物，真菌，微生物提取物，腦脊液，淋巴液，昆蟲血淋巴，羊水，卵泡液，膝蓋滑液，眼淚，精液，胎盤，糞便及腸道內(nèi)容物提取液等。
4、一般代謝組學(xué)能檢測出多少物質(zhì)？
不同的質(zhì)譜平臺靈敏度及偏向性都不一樣，而且不同平臺之間具有互補(bǔ)性。一般來說GC/MS檢測血清樣品能準(zhǔn)確定性的物質(zhì)約200個(gè)左右，檢測尿液樣品定性的物質(zhì)約200個(gè)左右，其他樣品（如肝臟，糞便，腸道內(nèi)容物）也在幾百這個(gè)數(shù)量級。如果采用全二維GC/MS，物質(zhì)的數(shù)量要更多，可達(dá)1千以上。LC/MS檢測物質(zhì)的數(shù)量要遠(yuǎn)比GC/MS多，但能準(zhǔn)確定性和定量的不多，視不同的平臺(TQ、QTOF等)能達(dá)到幾十至2-3百個(gè)物質(zhì)。
5、樣品收集方法及所需樣本量？
微生物和細(xì)胞樣本：迅速鈍化代謝活動(dòng)（淬滅），同時(shí)保持細(xì)胞不裂解；
動(dòng)物體液（如尿、血、組織、器官、唾液）：采樣后要迅速預(yù)處理，如加入抗凝血?jiǎng)?、防腐劑，并立即冷凍處理?80℃）；
植物樣本：采集后迅速冷凍（液氮），然后轉(zhuǎn)入-80℃保存，200mg/例；
血清樣品：150uL/例，一定避免反復(fù)凍融。血液收集在離心管中靜置30分鐘進(jìn)行凝血。8000rpm離心10分鐘，取上清分裝到凍存管中，放置液氮中或-80度凍存；
尿液樣品：200uL/例，原則上可以多取一點(diǎn)，記錄尿液總體積，臨床樣本請全部取清晨第一次尿液。尿液直接分裝到離心管中，8000rpm離心10分鐘，取上清分裝到凍存管中，放置液氮中或-80度凍存，-80度凍存；
其他樣本收集辦法請咨詢本司工作人員
6、選擇代謝組學(xué)作為科研技術(shù)手段的優(yōu)勢有哪些？
代謝組學(xué)的研究處于生物信息流的中游，介于基因、蛋白質(zhì)和細(xì)胞、組織之間，在生物信息的傳遞中起到承上啟下的作用。
小分子的產(chǎn)生和代謝是基因表達(dá)的下游產(chǎn)物，生物體液的代謝產(chǎn)物分析能夠更直接，更準(zhǔn)確的反映生物體的病理生理狀態(tài)。
代謝物的種類少，大約在103個(gè)數(shù)量級，要遠(yuǎn)小于基因和蛋白質(zhì)的數(shù)據(jù)，物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)要簡單得多，分析起來更簡單明了。
代謝組學(xué)的代謝物信息庫簡單，它遠(yuǎn)沒有全基因組測序及大量表達(dá)序列標(biāo)簽的數(shù)據(jù)庫那么復(fù)雜。
基因和蛋白質(zhì)表達(dá)的有效微小變化會(huì)在代謝物上得到放大，從而使檢測更容易。
代謝產(chǎn)物在各個(gè)生物體系中都是類似的，所以代謝組學(xué)研究中采用的技術(shù)更容易在各個(gè)領(lǐng)域中通用，也更容易被人接受。
7、代謝組學(xué)的研究領(lǐng)域有哪些？
疾病機(jī)制研究
疾病診斷與防治
新藥篩選和開發(fā)
藥物作用機(jī)制的研究
藥物毒性評價(jià)
植物的細(xì)胞代謝組學(xué)研究
微生物代謝組學(xué)研究
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